張彥輝 張紅瓊
(1.湖北三峽職業(yè)技術(shù)學(xué)院,湖北 宜昌 443000;2.湖北省地質(zhì)勘察基礎(chǔ)工程有限公司,湖北 宜昌 443000)
現(xiàn)代高層建筑的興起,尤其是在寸土寸金的大都市,開發(fā)商對(duì)地下空間的開發(fā)越來越多,各種大型深基坑越來越多。隨著施工經(jīng)驗(yàn)的增加,開挖深度在10m以內(nèi)的基坑設(shè)計(jì)和施工都較為成熟。由于實(shí)際工程中專業(yè)分割的關(guān)系,深基坑在工程實(shí)踐中沒有將設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理三者很好的結(jié)合起來。目前,宜昌地區(qū)超大型深基坑開挖施工工程中支護(hù)結(jié)構(gòu)及周邊環(huán)境等變形特性缺乏有針對(duì)性的研究成果,該地區(qū)大型深基坑的支護(hù)設(shè)計(jì)和施工存在較大的技術(shù)挑戰(zhàn)和研究意義。本文依托宜昌某小區(qū)A地塊基坑工程,采用雙排樁、樁錨、土釘墻及自穩(wěn)放坡作為支護(hù)結(jié)構(gòu)的大型基坑開挖現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)實(shí)例,研究基坑開挖工程中支護(hù)結(jié)構(gòu)變形、地表沉降的變化規(guī)律,旨在為該地區(qū)深基坑的開挖支護(hù)設(shè)計(jì)與施工提供有價(jià)值的參考。
宜昌某小區(qū)A地塊擬建項(xiàng)目由五棟25層住宅樓附屬商業(yè)及地下室組成,擬建建筑為框架及剪力墻結(jié)構(gòu)。項(xiàng)目規(guī)劃總占地面積約20856.0m2,規(guī)劃總建筑面積100510.0m2。擬建建筑場(chǎng)區(qū)設(shè)有一至三層地下室,基坑最大開挖深度為17.08m,基坑成矩形,周長(zhǎng)約473.8m,開挖面積約15553.9m2,約14.5萬m3。基坑?xùn)|側(cè)、西側(cè)及北側(cè)為已建道路,道路下方分布有煤氣管及污水管,基坑南側(cè)為施工空地,場(chǎng)地條件較寬松。
根據(jù)揭露地層,基坑側(cè)壁主要地層各層土的物理力學(xué)指標(biāo)見表1。地下水主要為地表水和上層滯水。
表1 抗剪強(qiáng)度參數(shù)取值成果表
由于該基坑周邊環(huán)境復(fù)雜,地質(zhì)條件較差,開挖深度較大,考慮到基坑開挖過程中對(duì)周邊道路及管線的保護(hù),結(jié)合本地同類型基坑支護(hù)的成功經(jīng)驗(yàn),擬根據(jù)不同地段采用不同的支護(hù)結(jié)構(gòu)型式[1-2]:AB及KA段填土較厚,采用雙排樁支護(hù);BC段采用排樁+一排錨索支護(hù),樁頂土層采用自穩(wěn)放坡支護(hù);HK段采用排樁+兩排錨索支護(hù);EF段采用放坡+土釘支護(hù);其余各段采用自穩(wěn)放坡+掛網(wǎng)噴漿支護(hù)。本基坑重要性等級(jí)為AB、BC、CD、HK及KA段為一級(jí)、其余段為二級(jí)。
為監(jiān)測(cè)基坑施工過程中支護(hù)結(jié)構(gòu)和周圍環(huán)境的變化情況,結(jié)合本工程施工特點(diǎn)及一級(jí)基坑變形控制要求,沿基坑四周及周邊道路布置沉降和位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)[3-4]。本工程共設(shè)置樁頂水平位移、沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)16個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn),編號(hào)為S01-S16。土體深層水平位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)11個(gè),編號(hào)CX01~CX13。道路沉降觀測(cè)點(diǎn)48個(gè),編號(hào)C01~C48。
本項(xiàng)目的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)至基坑底板完成后 的28d。本次選取變形較大的觀測(cè)點(diǎn)作為研究,所有監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)測(cè)點(diǎn)布置取值從基坑開挖前開始到監(jiān)測(cè)期間基坑穩(wěn)定且各項(xiàng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)不再變化時(shí)截止。
由圖1可知,1-1剖面S05~S10偏差已超出設(shè)計(jì)范圍,在基坑開挖期間,該段支護(hù)樁冠梁曾出現(xiàn)較大裂縫,報(bào)警時(shí)間第一次出現(xiàn)在基坑開挖至標(biāo)高70.0m左右時(shí),在采取措施后,裂縫擴(kuò)展得到了控制,同時(shí)位移的變化速率也得到了控制,在第9期之后基本趨于穩(wěn)定。主要原因?yàn)槭┕挝辉O(shè)置的排水管未穿過加固體,加固體與兩側(cè)基巖形成類似攔擋壩結(jié)構(gòu),加上該段位于原沖溝地段,在強(qiáng)暴雨情況下,地下水匯集無法排出,導(dǎo)致土壓力增大,位移突然增大,超過報(bào)警值。施工單位采取措施后,降排水管打通,排出樁后積水,后期位移呈現(xiàn)出變小的趨勢(shì),隨著土方開挖,位移呈緩慢增長(zhǎng)的趨勢(shì),后期趨于穩(wěn)定。
圖1 支護(hù)結(jié)構(gòu)頂水平位移累計(jì)視圖
圖2 支護(hù)結(jié)構(gòu)頂豎向位移累計(jì)視圖
從圖1看出,各監(jiān)測(cè)點(diǎn)位移的變化趨勢(shì)相似,排除變形過大的幾個(gè)點(diǎn)后,其余點(diǎn)位的變形趨勢(shì)相對(duì)穩(wěn)定,位移的變化趨勢(shì)與設(shè)計(jì)曲線比較一致。
從圖1和圖2看出,由于基坑開挖原因,較大點(diǎn)位和發(fā)生時(shí)間在豎向位移圖和水平位移圖上基本一致。由于土體以及支護(hù)樁的變形在水平和豎向上幾乎同時(shí)發(fā)生,導(dǎo)致兩者在數(shù)據(jù)發(fā)展和曲線形態(tài)上高度一致。
由于經(jīng)典理論的近似性,我們還可以發(fā)現(xiàn)支護(hù)結(jié)構(gòu)兩端部分點(diǎn)位出現(xiàn)水平位移較小豎向位移較大的情況,可以在某種程度上滿足實(shí)際工程的需要。
本文結(jié)合宜昌地區(qū)某小區(qū)A地塊基坑工程,從設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)測(cè)等多方面進(jìn)行研究探討。依據(jù)該工程環(huán)境特點(diǎn),設(shè)計(jì)多種支護(hù)方案并比較分析,分段將基坑支護(hù)形式合理組合。通過現(xiàn)場(chǎng)跟蹤,將計(jì)算成果和監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比分析,得到以下結(jié)論。
(1)通過檢測(cè)數(shù)據(jù)表明,對(duì)于基坑周邊分布有建筑物、道路及重要管線的地方,采用排樁加錨索(支撐)或雙排樁的支護(hù)方案使得整體剛度和穩(wěn)定性較好,保證了基坑安全,并且經(jīng)濟(jì)實(shí)用。
(2)通過基坑檢測(cè)數(shù)據(jù),真實(shí)反映了基坑及周邊的動(dòng)態(tài)變化,證明了支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是真確的,及時(shí)發(fā)現(xiàn)隱患并整改,證明了基坑監(jiān)測(cè)的重要性,為設(shè)計(jì)和施工提供了巨大的幫助,發(fā)揮了重要的作用。
(3)本工程因多處遺留地下障礙物,雖然給施工造成了很大的影響,但由于發(fā)現(xiàn)及時(shí),合理調(diào)整設(shè)計(jì)方案,應(yīng)對(duì)措施得當(dāng),避免了重大問題的出現(xiàn)。說明在基坑設(shè)計(jì)前,要全面正確清查地下情況,及時(shí)了解地下障礙物的所在,為基坑設(shè)計(jì)提供最準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支撐。
(4)基坑支護(hù)設(shè)計(jì)方案既要保證基坑及周邊環(huán)境的安全,又要考慮成本支出的合理性;施工方應(yīng)根據(jù)本工程地質(zhì)、水文、環(huán)境等特點(diǎn)編制合理的施工組織方案,同時(shí)要有多種應(yīng)急措施,最大限度的降低風(fēng)險(xiǎn);監(jiān)測(cè)方要通過基坑監(jiān)測(cè)方案及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)的不足和施工過程中的缺陷,及時(shí)采取應(yīng)對(duì)措施,避免不良后果的發(fā)生。通過本工程實(shí)踐驗(yàn)證了設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)測(cè)三方相輔相成,對(duì)類似基坑工程施工也有參考意義。